Люди с незапамятных времён пытались объяснить природу радуги. Жители Древней Руси верили, что разноцветные полосы в небе — это сияющее коромысло, с помощью которого Лада Перуница черпает воду из моря-океана, чтобы потом оросить ею поля и нивы. Другой версии придерживались американские индейцы, которые были уверены, что радуга — это лестница, ведущая в мир иной. Ну а суровые скандинавы отождествляли небесную дугу с мостом, на котором днём и ночью несёт дозор страж богов Хеймдалль .
АиФ.ru рассказывает, как объясняет образование этого природного явления современная наука, а также делится секретами того, как самому стать стражем радуги.
Почему появляется радуга?
Чтобы разобраться, почему появляется радуга, необходимо вспомнить о том, что представляет собой луч света. Из курса школьной физики известно, что он состоит из летящих с огромной скоростью частиц — отрезков электромагнитной волны. Короткие и длинные волны различаются по цвету, но все вместе в едином потоке они воспринимаются человеческим глазом как белый свет.
И только когда луч света «натыкается» на прозрачную преграду — каплю воды или стекло — он распадается на различные цвета.
Самые короткие электромагнитные волны красного цвета обладают наименьшей энергией, поэтому они отклоняются меньше других. Самые же длинные волны фиолетового цвета, напротив, отклоняются больше остальных. Таким образом, большая часть цветов радуги располагается в промежутке между красной и фиолетовой линиями.
Человеческий глаз различает семь цветов — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Но следует иметь в виду, что на самом деле цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
Внутренняя сторона белой радуги может быть немного окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя — в оранжевый.
Как и где появляется огненная радуга?
Огненная радуга. Фото: www.globallookpress.com
Огненная радуга преимущественно появляется в области перистых облаков: мелкие льдинки отражают падающий свет и буквально «зажигают» облака, окрашивая их в различные цвета.
Можно ли увидеть радугу ночью?
Да, это возможно. Свет Луны, отражённый частицами воды от дождя или водопада, образует цветовой спектр , который ночью неразличим для глаза и кажется белым ввиду особенностей человеческого зрения в условиях плохой освещённости. Лучше всего такая радуга видна во время полнолуния.
Лунная радуга. Фото: Shutterstock.com / Muskoka Stock Photos
Как сделать радугу своими руками?
Понадобится: стакан, вода, лист бумаги.
Что делать:
1. Поставить заполненный водой гранёный стакан к окну, откуда светит солнце.
2. Лист бумаги положить на пол недалеко от окна так, чтобы на него падал свет.
3. Смочить окно горячей водой.
4. Менять положение стакана и листа бумаги до тех пор, пока радуга не станет видна.
Понадобится: шланг с водой.
Что делать:
1. Взять шланг с бегущей водой и слегка зажать его «горлышко», чтобы появились брызги.
3. Присмотреться и увидеть в брызгах радугу.
Как запомнить цвета радуги?
Существуют специальные фразы, которые помогают запомнить последовательность цветов радуги. Первая буква каждого слова соответствует первой букве цвета радужной полосы — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
Каждый охотник желает знать, где сидит фазан.
Как однажды Жак-звонарь головой сломал фонарь.
Крот овце, жирафу, зайке гладил старые фуфайки.
Каждый оформитель желает знать, где скачать фотошоп.
Кем ощущается жестокий звон гонга сопротивления фатальности?
Как предсказать погоду по радуге?
Если в спектре радуги преобладает красный цвет, то нужно ждать сильного ветра.
Дождливая погода в ближайшие дни будет, если увидеть двойную или тройную радугу.
Высокая радуга сигнализирует о том, что погода будет ясной, а низкая — что дождливой.
Если больше зелёного цвета — будут дожди, жёлтого — хорошая погода, красного — ветер и засуха.
Радуга зимой — редкость, она сигнализирует о надвигающемся морозе или снеге.
Радуга вдоль реки к сильному дождю, а поперёк — к ясной погоде.
Появление радуги в субботу обещает дождливую следующую неделю.
© АиФ Новосибирск
© russianlook.com
© wikimedia.org/Fabien1309
© wikimedia.org/Brocken Inaglory
Среди других оптических явлений в атмосфере радуга по своей выразительности и красоте является одним из наиболее примечательных, частых и широко известных. По своей внешности она представляет собой разноцветную дугу на фоне дождевых облаков, расположенных в стороне, противоположной Солнцу. Радуга образуется лишь тогда, когда при вышеуказанном расположении Солнца и дождевых облаков из последних выпадает дождь, причем чем крупнее капли, тем отчетливее и ярче будет радуга, и, наоборот, при мелкокапельном дожде она становится белесой, малозаметной или совсем не видна. Расположение и чередование цветов в радуге всегда одно и то же: наружный (верхний) край окрашивается в красный цвет, затем оранжевый, желтый, зеленый, а нижний край - в фиолетовый.
Образование радуги объясняется преломлением, внутренним отражением и разложением на составные цвета солнечных лучей в дождевых каплях. Солнечный луч, заходя внутрь капли, испытывает первое частичное преломление и разложение. Достигнув задней внутренней стенки капли, он испытывает полное внутреннее отражение и, выходя из капли, вновь преломляется и разлагается па составные цветные лучи. Поскольку угол преломления лучей различного цвета неодинаков, то из каждой капли выходит пучок не параллельных, а расходящихся цветных лучей Меньше всего отклоняются красные лучи и больше всех- фиолетовые. Поэтому из капель, расположенных выше в глаз наблюдателя попадут красные лучи, а из капель, распопоженых ниже, попадут лучи с большим углом преломлении (отклонения), к которым относятся оранжевые, желтые и т. д., и последние- - фиолетовые. Таким образом, наблюдатель увидит вертикальный спектр солнечного света, образованный дождевыми каплями.
В образовании радуги принимают участие лишь те капли, которые расположены по отношению к наблюдателю под соответствующим углом преломления световых лучей.
Когда Солнце находится на горизонте, то радуга имеет вид половины окружности с угловым радиусом около 41°. По мере поднятия Солнца радуга опускается, и когда оно окажется на высоте 41-42°, радуга исчезнет. По этой причине в умеренных и тропических шпротах в околополуденное время появление радуги, при всех прочих благоприятных условиях, невозможно.
Иногда наблюдается двойная радуга (одна над другой), причем в верхней (побочной) радуге цвета чередуются в обратном порядке.
Радуга появляется в вечернее или утреннее время, чаще всего После прошедшего дождя. Она является лишь косвенным признаком того или иного размера дождевых капель, иначе говоря, сильного или слабого дождя, выпадающего в стороне от наблюдателя.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность работы
Летом я часто ездила, вместе с родителями, в сад, который находится за городом. Как-то вечером, мы сидели и ужинали на улице, вдруг сгустились тучи, и полил дождь. Мы спрятались под навес и наблюдали за окружающей природой. Запахло мокрой землей, травой, а воздух стал чистый и свежий. И вот дождь стих, кое-где появились на небе голубые просветы, в них проскальзывали солнечные лучи. И вдруг, через весь небосвод перекинулась разноцветная дуга, словно огромные ворота в небе. Да не одна, а две! Мы все очень обрадовались, стали любоваться и фотографировать двойную радугу. Но недолго нас радовала радуга своей красотой.
Радуга - одно из самых красивых явлений природы. Сколько радости приносит она и детям и взрослым. Её появление вызывает положительные эмоции, поднимает настроение людям. У Константина Дмитриевича Ушинского есть басня «Солнце и радуга». «Раз после дождя выглянуло солнышко, и появилась семицветная дуга радуга. Кто ни взглянет на радугу, всяк ею любуется. Загордилась радуга, да и стала хвалиться, что она красивее самого солнца. Услышало эти речи солнышко и говорит: «Ты красива - это, правда, но ведь без меня и радуги не бывает». А радуга только смеется да пуще хвалит себя. Тогда солнышко рассердилось и спряталось за тучу - и радуги как не бывало». Так на самом ли деле появление радуги невозможно без солнца. Почему радуги не бывает, в солнечную погоду без дождя, или в дождливую погоду без солнца.
Сегодня не каждый человек может объяснить появление радуги. Откуда берется радуга? Почему ее цвета появляются в определенном порядке? Почему бывает двойная радуга? Можно ли получить радугу искусственно, например, в домашних условиях? Чтобы ответить на все эти вопросы, я решила провести свое исследование.
Гипотезы исследования:
Радуга появляется в природе только в солнечный и дождливый день;
Можно получить радугу в домашних условиях, используя искусственный источник освещения.
Цель работы:
Узнать причину появления радуги.
Задачи:
Дать определение радуги;
Выяснить условия появления радуги в природе;
Выяснить, сколько цветов у радуги и что такое солнечный спектр;
Узнать, какие бывают радуги;
Попробовать получить радугу в домашних условиях разными способами.
Объект исследования: радуга
Методы исследования :
Изучение специальной литературы и Интернет-источников;
Проведение опытов получения радуги в домашних условиях, с использованием искусственного источника освещения;
Анализ полученных результатов.
2. Теоретический материал
2.1. Что такое радуга?
Существует несколько теорий, объясняющих его происхождение. В соответствии с одной из них, radoga является производным от праславянского корня radъ, значение которого аналогично англосаксонскому rot (радостный, благородный).
Некоторые исследователи языка склонны предполагать, что слово «райдуга», как произносится это слово в ряде диалектов современного русского языка, имеет народную этимологию, образовалось в результате слияния слов «рай» и «дуга». Так же оно звучало в русском языке в 17-18 веках. В таком случае радуга буквально означает «пестрая дуга».
В славянских мифах и легендах радугу считали волшебным небесным мостом, перекинутым с неба на землю, дорогой, по которой ангелы сходят с небес набирать воду из рек. Эту воду они наливают в облака, и оттуда она падает живительным дождем.
Я прочитала значение слова «радуга» в различных толковых словарях:
«Радуга - разноцветная дуга на небесном своде, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях» (Толковый словарь Ожегова). «Радуга - разноцветная дуга на небосводе. Наблюдается, когда Солнце освещает завесу дождя, расположенную на противоположной от него стороне неба. Объясняется преломлением, отражением и дифракцией света в каплях дождя». (Современный толковый словарь. Астрономический словарь) .
Итак, я выяснила, что радуга - это разноцветная дуга на небосводе, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в дождевых каплях.
2.2. Причина появления радуги
Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину появления радуги. Он определил, что "радуга - это оптическое явление, а не материальный объект". Аристотель предположил, что радуга возникает в результате необычного отражения лучей солнечного света от облаков.
Явление радуги объяснил преломлением солнечных лучей в каплях дождя в 1267 году Роджер Бэкон.
Первым понял причину радуги немецкий монах Теодорик из Фрайберга, в 1304 г. воссоздавший ее на сферической колбе с водой. Однако открытие Теодорика было забыто.
Попытка объяснить радугу как естественное явление природы была сделана в 1611г. архиепископом Антонио Доминисом. Его объяснение радуги противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни. Антонио Доминис умер в тюрьме, не дождавшись, казни, но его тело и рукописи были сожжены.
Научное объяснение радуги дал, также, французский философ, математик, механик Рене Декарт в 1637г. Декарт объяснил радугу на основании законов преломления и отражения солнечного света в каплях выпадающего дождя. В то время еще не было открыто разложение белого света в спектр при преломлении. Поэтому радуга Декарта была белой.
Основоположником семицветной радуги был Исаак Ньютон, который раскрыл причину появления радуги.
2.3. Преломление лучей. Спектр
Еще в 1666 году Исаак Ньютон доказал, что обычный белый свет - это смесь лучей разного цвета. «Я затемнил мою комнату, - писал он, - и сделал очень маленькое отверстие в ставне для пропуска солнечного света». На пути солнечного луча ученый поставил особое трехгранное стеклышко - призму. На противоположной стене он увидел разноцветную полоску - спектр. Ньютон объяснил это тем, что призма разложила белый свет на составляющие его цвета. Ньютон первый разгадал, что солнечный луч многоцветный.
Радуга - самый знаменитый, всем известный спектр. Во время дождя в воздухе находится огромное количество водяных капель. Каждая капелька дождя исполняет роль крохотной призмы. Солнечные лучи, которые проходят через дождевые капли, как сквозь призмы, преломляются в каплях дождя. В результате разложения лучей света, появляется большой изогнутый спектр - полоса цветных линий и отражается на противоположной стороне неба. Во время дождя в воздухе находится огромное количество водяных капель. А поскольку, их много, то и радуга получается в полнеба.
Проследим путь луча, проходящего через каплю. Преломившись на границе капли, луч входит в каплю и доходит до противоположной границы. Часть луча, преломившись, выходит из капли, часть снова идет внутри капли до очередной границы. Здесь снова часть луча, преломившись, выходит из капли, а некоторая часть идет через каплю и так далее. Каждый белый луч, преломляясь в капле, разлагается в спектр, и из капли выходит пучок расходящихся цветных лучей.
В солнечном спектре различают семь цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
2. 4. Цвета радуги
А теперь более подробно о цветах солнечного спектра или радуги. Исследования показали, что человеческий взгляд различает 160 оттенков цветов. Это происходит потому, что нет четкой границы между цветами, один цвет переходит в другой через все оттенки. Основные цвета радуги это красный, желтый и синий. Из них можно получить все иные цвета радуги. Наблюдаемые в радуге цвета чередуются в такой же последовательности, как и в спектре, получаемом при пропускании пучка солнечных лучей через призму. При этом внутренняя (обращенная к поверхности Земли) крайняя область радуги окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя крайняя область — в красный.
Иногда в небе видны целых 2, 3, 4 радуги — одна из них очень яркая, вторая — бледнее. Значит, солнечный луч дважды отражается в каплях воды. При этом, у другой радуги, цвета полос располагаются в обратном порядке — верхняя часть дуги имеет фиолетовую окраску, а нижняя — красную. Вторые радуги образуются из-за двойного отражения солнечного света внутри дождевых капель.
Цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. А также множество оттенков между этими цветами, поэтому четкого перехода из одного цвета в другой - нет. Цвета радуги расположены в строгой последовательности. Чтобы лучше запомнить их последовательность люди придумали такую фразу: «К аждый О хотник Ж елает З нать, Г де С идит Ф азан». По первым буквам слов и вспоминают цвета. Наружный край дуги обычно красный, а внутренний - фиолетовый.
Радугу всегда видели по-разному в разные периоды истории и в разных народах. В ней различали и три основных цвета, и четыре, и пять, и сколько угодно. Радужный Змей австралийских аборигенов был шестицветным. Некоторых африканские племена видят в радуге только два цвета — темный и светлый. Так откуда же взялись семь цветов в радуге? Как я сообщила ранее, проанализировать свет додумался только Ньютон. И, сначала, он насчитал пять цветов. В последствие, узрев ещё один цвет (оранжевый), посчитал это богословским наваждением (число 6 для него было дьявольским), стремясь создать соответствие между числом цветов спектра и числом основных тонов музыкальной гаммы. Ньютон прибавил к шести перечисленным цветам спектра ещё один - индиго. Индиго — разновидность фиолетового цвета, среднее между тёмно-синим и фиолетовым. Название произошло от растения индиго, произрастающего в Индии, из которого добывали соответствующий краситель, использовавшийся для окраски одежды. Так Ньютон стал отцом семицветной радуги.
Разделение спектра на семь цветов прижилось, и в английском языке появилась следующая запоминалка — Richard Of York Gave Battle In Vain (In — для синего indigo). А со временем об индиго забыли и цветов стало шесть. Американских детей учат шести основным цветам радуги. Английских (немецких, французских, японских) тоже. Но все еще сложнее. Кроме разницы в количестве цветов существует другая проблема — цвета не те. Японцы, как и англичане, уверены, что в радуге шесть цветов. И с радостью вам их назовут: красный, оранжевый, желтый, голубой, синий и фиолетовый. А куда делся зеленый? Никуда, его в японском языке просто нет. Японцы, переписывая китайские иероглифы, иероглиф зеленого цвета потеряли (в китайском языке он есть). Англичане согласятся с японцами по количеству цветов, но никак по составу. У англичан в языке нет голубого цвета. А раз слова нет — то и цвета нет. Американский оранжевый — это отнюдь не наш оранжевый, а зачастую — скорее красный (в нашем понимании). Кстати в случае цвета прически, наоборот, red — это рыжий цвет.
2.5. Необычные радуги
В ходе исследования я узнала, что на земле бывают разные радуги, но чаще всего наблюдается обыкновенная радуга. Известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или, похоже, выглядят. Рассмотрим, какие бывают радуги.
Лунная (ночная)
Радугу можно увидеть и ночью при свете луны. Лунная радуга (также известная как ночная радуга) — радуга, порождаемая луной. Лунная радуга сравнительно более бледная, чем обычная. Это объясняется тем, что Луна отражает от Солнца меньше света, чем Солнце светит днём. Лунная радуга видна при очень ярком ночном Светиле - Луне. Ночью, когда высоко в темном, обязательно темном, небе висит полная, обязательно полная, луна и при этом напротив луны идет дождь, может посчастливиться увидеть ночную радугу! И она тоже будет казаться нам белой. Хотя на самом деле она разноцветная.
Туманная (белая) радуга
Белая или туманная радуга — радуга, представляющая собой широкую блестящую белую дугу. Туманная радуга появляется при освещении солнечными лучами слабого тумана, состоящего из очень мелких капелек воды. Почему же радуга кажется нам белой? Дело в размере капель, от которых отражаются солнечные лучи. Размеры частичек тумана настолько малы, что отдельные цветные полосы, на которые распадается при преломлении солнечный луч, расходятся в стороны не широким разноцветным веером, а едва-едва раскрывшимся. Краски как бы налагаются друг на друга, и глаз уже не различает цветов, а видит лишь бесцветную светлую дугу - белую радугу. Туманная радуга может появляться и ночью во время тумана, когда на небе яркая луна. Туманная радуга довольно редкое атмосферное явление.
Перевернутая радуга
Перевёрнутая радуга - это явление довольно редкое. В отличие от традиционной радуги, «улыбка на небе» появляется на чистом небосводе, без дождевых туч. Лучи солнца должны освещать под определенным углом тонкую похожую на дымку завесу облаков на высоте 7 - 8 тысяч метров. На подобной высоте перистые облака состоят из крошечных кристаллов льда. Солнечный свет, падая под определённым углом на эти кристаллы, разлагается на спектр и отражается в атмосферу. Перевернутая радуга гораздо ярче обычной радуги, а цвета расположены в обратном порядке, от фиолетового к красному. Но как только порядок из кристаллов нарушается, красочный эффект пропадает, и «улыбка на небе» растворяется.
Двойная радуга
Мы уже знаем, что радуга на небе появляется от того, что лучи солнца проникают сквозь дождевые капли, преломляются и отражаются на другой стороне неба разноцветной дугой. А иногда солнечный луч может соорудить на небе сразу две, три, а то и четыре радуги. Двойная радуга получается, когда световой луч отражается от внутренней поверхности дождевых капель дважды. Первая радуга, внутренняя, всегда ярче второй, внешней, а цвета дуг на второй радуге расположены в зеркальном отражении и менее яркие. Небо между радугами всегда более тёмное, чем другие участки неба. Участок неба между двумя радугами называется полосой Александра. Увидеть двойную радугу - хорошая примета - это к удаче, к исполнению желаний. Так что если вам посчастливилось увидеть двойную радугу, как мне, то поспешите загадать желание, и оно обязательно исполнится.
Зимняя радуга
Самым удивительным является — радуга зимой! Очень это странно и необыкновенно. Трещит мороз, а на бледно-голубом небе, вдруг, появляется радуга. Зимнюю радугу можно наблюдать только зимой, во время сильного мороза, когда холодное Солнце сияет на бледно-голубом небе, а воздух наполнен маленькими кристалликами льда. Солнечные лучи преломляются, проходя сквозь эти кристаллики, как сквозь призму и отражаются в холодном небе разноцветной дугой. Луч солнца проходит через эти кристаллики, преломляется, как в призме, и отражается в небе красивой радугой.
Кольцевая радуга
Как я выше объясняла, радуга сама по себе круглая. Но мы видим лишь её часть в виде дуги. Но при определенных обстоятельствах можно увидеть кольцевую радугу. Это возможно только с большой высоты, например, с самолета.
Округло-горизонтальная или огненная радуга
Округло-горизонтальная или огненная радуга - образуется, когда солнечный свет проходит через легкие перистые облака и возникает только в том случае, когда солнце находится очень высоко в небе. Получается, что загадочный небесный «огонь» рождается изо льда! Ведь перистые облака расположены очень высоко над землей, где в любое время года очень холодно, а потому и состоят они из плоских ледяных кристалликов! Солнечные лучи, проходя сквозь вертикальные грани ледяного кристалла, преломляются и зажигают огненную радугу или округло - горизонтальную дугу, так в науке называется огненная радуга. Огненная радуга относительно редкое и уникальное явление.
Красная
Красная радуга появляется в небе только на закате и является последним аккордом радуги обыкновенной. Иногда она бывает чрезвычайно яркой и остается видна даже через 5-10 минут после захода солнца. При закате, лучи проходят сквозь воздух более длинный путь, а так как показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), то красный свет меньше отклоняется при преломлении. Когда Солнце опускается за горизонт, радуга сначала теряет самые короткие фиолетовые волны, они рассеиваются сразу. Потом исчезают синие, голубые, зеленые и желтые волны. Остается самая стойкая - красная дуга.
3. Практическая часть
3.1 Собственные исследования.
Опыты получения радуги в домашних условиях
Я провела несколько опытов получения радуги при искусственном источнике освещения:
Опыт №1: получение радуги в домашних условиях при помощи компакт-диска.
Оборудование: компакт-диск, источник света - фонарик.
Я взяла компакт-диск и «поймав» им свет от фонарика, направила его на стену. Получилась радуга. (Приложение №1, фотографии №1,2)
Опыт №2: получение радуги в домашних условиях при помощи зеркала, воды и фонарика.
Ход опыта:
Наполнила стеклянную ёмкость водой;
Поставила в воду зеркало с наклоном;
Направила свет фонарика на погружённую в воду часть зеркала;
В результате преломления луча в воде и его отражения от зеркала на дверце шкафа возникла радуга (Приложение №1, фотографии №3,4).
Опыт №3 : получение радуги в домашних условиях при помощи стеклянной призмы и фонарика. Опыт разложения света в спектр, при прохождении белого луча света сквозь призму.
Для этого я взяла стеклянный брелок, направила на него белый луч света, полученный от фонарика, и получила изображение радуги на стене. Свет, который казался белым, играл на стене всеми цветами радуги. Эти семицветные, яркие радужные полоски и называют солнечным спектром. Так я повторила опыт Ньютона, но только с искусственным источником света. (Приложение №1, фотографии №5,6)
Вывод : радугу можно получить в домашних условиях даже с помощью искусственного источника света.
Опыт №4: получение белого цвета, вследствие слияния семи цветов спектра, при помощи семицветного диска и дрели.
Если свет состоит из семи цветов, то семь цветов должны дать белый цвет. Я разделила белый круг на 7 частей и раскрасила в цвета радуги. Мы, с моим братом, закрепили на дрели разноцветный круг. Включив дрель, мы увидели, что при вращении разноцветный диск изменил цвет и стал белым (Приложение №1, фотографии № 7,8,9).
Вывод: свет состоит из семи цветов.
Опыт №5: получение радуги при помощи мыльных пузырей.
Я приготовила мыльный раствор и надула мыльный пузырь. На пузыре появилась радуга. Свет, проходя через мыльный пузырь, преломляется и распадается на цвета, в результате появляется радуга. Мыльный пузырь - это призма. (Приложение №1, фотографии № 10,11)
Опыт №6: получение радуги в солнечный день при помощи шланга с водой.
Если солнце ярко светит, есть еще один верный способ сделать радугу. Но для него придется выйти на улицу и взять шланг и подключить его к крану с водой. Теперь остается пережать конец шланга так, чтобы вода при выходе из отверстия шланга мелко распылялась, и направить ее вверх, на солнце. В брызгах воды мы увидим радугу. Радугу можно увидеть около водопадов, фонтанов, на фоне завесы капель, разбрызгиваемых поливальной машиной или полевой поливальной установкой. (Приложение №1, фотография № 12).
Выводы
За время работы над темой: «Как появляется радуга?», я достигла цели моей исследовательской работы. Теперь я знаю причину появления радуги и смогла создать радугу в домашних условиях. Выдвинутая гипотеза, что радуга появляется в природе только в солнечный и дождливый день, оказалась ошибочной. Я выяснила, что радуга может появляться в лунную ночь (без солнца), во время тумана (без дождя), без дождя в солнечный день (перевёрнутая и огненная радуги), а также зимой (без дождя) во время мороза. Конечно, появление радуги в солнечный и дождливый день бывает чаще всего, но не только. Я выяснила, какая существует связь между дождем, солнцем и появлением радуги. Думаю, что я помогла разгадать тайну солнечного луча и дала объяснение радуги, как природного явления. Опытным путём я доказала, что эффект радуги можно получить в домашних условиях и в любое время года. Все выдвинутые задачи выполнены. Теперь я знаю, когда появляется радуга, и как она образуется. Когда вам захочется полюбоваться радугой, надеюсь, что теперь и вы сможете получить радугу домашних условиях. Радуга - удивительное явление природы, можно сказать чудо природы, которое никогда не перестанет нас восхищать.
5. Список литературы
1. И.К. Белкин «Что такое радуга?», Квант. - 1984г. - № 12.
2. В.Л. Булат «Оптические явления в природе» - М.: Просвещение, 1974г.
3. А. Брагин «Обо всем на свете». Серия: Большая детская энциклопедия.
4. Я.Е. Гегузин «Кто творит радугу?» - Квант, 1988г.
5. В.В. Майер, Р. В. Майер «Искусственная радуга». Квант 1988г. - № 6.
6. «Что такое? Кто такой?» - детская энциклопедия, сост. В. С. Шергин, А. И. Юрьев. - М.: АСТ, 2007г.
7. Е. Пермяк «Волшебная радуга», 2008г. Изд.Эксмо
8. Интернет-источники.
Приложение №1
Опыт №1
Фотография №1 Фотография №2
Опыт №2
Фотография №4
Фотография №3
Опыт №3
Фотография №5 Фотография №6
Опыт №4
Фотография №7 Фотография №8 Фотография №9
Опыт№5
Фотография №10 Фотография №11
Опыт №6
Радуга всегда привлекала внимание человека своей невероятной красотой и необычностью. Только далеко не все могут объяснить, что она собой представляет, откуда появляется. И правда, как выглядит радуга? Попробуйте описать это интереснейшее явление человеку, который ни разу с ним не сталкивался. Получится? Давайте попробуем вместе.
Как выглядит радуга
Если взять пять разных красок, размашисто нарисовать полукругом полосы одна за другой на голубом небе, то получится нечто, похожее на указанное чудо.
Описывают ее по-разному. Но любой наблюдатель может найти сходные черты явления. Во-первых, она всегда представляет собой кусочек дуги. В лучшем случае - половину кольца, каждый кончик которого упирается в землю. Иногда можно наблюдать лишь кусочек дуги. Это зависит от положения наблюдателя. Древние люди преклонялись перед этим явлением, считали его особым «знамением». Естественно, каждый должен был знать, как выглядит радуга, чтобы не пропустить такого небесного «послания». Да и нынче, чего греха таить, люди с удовольствием любуются этим явлением. Даже говорят, что это знак предстоящей удачи. Радугу сравнивают с «небесным коромыслом», мостом, воротами и так далее. Она возникает «ниоткуда», ни на что не опирается. Ее нельзя потрогать, только восторженно смотреть. Ее значение трактуют однозначно - только в положительном смысле. Ни один народ на Земле не считал эту красоту чем-то греховным или дурным знаком. Чего нельзя сказать об исследовании этого явления.
Из истории
Церковь не приветствовала попытки ученых вникнуть в процессы образования радуги. Она настаивала на том, что Господь создает все физические явления в природе. Примеры этому можно найти в истории XVII века. Так, ученый Доминис, попытавшийся проводить подобные исследования, был отлучен от церкви и посажен под стражу. Приговора инквизиции он не дождался, скончавшись в остроге. Тем не менее, его труп был сожжен (так поступали с еретиками). Такая же участь ждала и других пытливых исследователей. Хотя ход мыслей у них был в целом правильным. Очевидно, рассуждая о том, как выглядит радуга, почему она возникает, они должны были подобраться к основным оптическим законам. Выводы удалось сделать ученому чеху Марку Марця.
Природа белого света
Так бывает, что человек исследует одно небольшое явление, а получает выводы, которые потом будут названы фундаментальными. То есть с маленького эксперимента может начаться переворот в науке. Ныне знаменитого чеха интересовали в природе, примеры которых он наблюдал в повседневной жизни. Только его не устраивали объяснения Церкви по поводу божественности их происхождения. Он проводил простые эксперименты с солнечными лучами. А именно рассматривал лучи, проходящие через граненые стекла. Однажды, возможно случайно, в его руки попал кусок, отдаленно напоминающий призму. Он пропустил сквозь нее тонкий луч в темном помещении. Удивлению его не было предела. В кусок стекла вошел один луч, а вышло целых пять, причем разноцветных! Так была доказана экспериментально сложная структура Позже ее теоретически обосновал Ньютон.
Что происходит в призме и как это связано с появлением радуги?
Когда белый луч заходит в иную среду, то он преломляется. Так как он состоит из разных волн, то каждая из них ведет себя по-своему. При прохождении через плоские поверхности этого нельзя увидеть. А вот в призме, напоминающей пирамидку, белый свет разлагается на спектр. То есть волна определенного цвета преломляется по-своему. На выходе получается уже не белый луч, а радужная полоса. Теперь вспомним, что изучаемое явление появляется во время дождя. Солнечные лучи проходят сквозь капельки, каждая из которых напоминает призму, и разделяются на спектр. А зритель видит в небе радугу. Кажется, что ее нарисовали в воздухе. Волшебство этого явления вряд ли исчезнет, даже если полностью понять механизм его возникновения.
Какие цвета у радуги?
Далеко не все воспринимают это явление одинаково. Это зависит от конкретных условий, даже особенностей сетчатки глаза человека. Но это не значит, что радуги появляются по-разному. Нет, они все одинаковы, просто иногда определенные цвета менее заметны. Иной раз само явление выглядит бледным, а иногда - очень ярким. Просмотрев теорию, можно с точностью сказать, какие цвета у радуги должны быть. Сначала идет красный. Следом за ним проявляется оранжевый. Они могут сливаться в одну полосу для человека с невысокой чувствительностью сетчатки. Потом проявляются желтый и зеленый цвет. Следом - голубой с синим. Они также могут восприниматься одной полосой дуги. Заканчивается она фиолетовым. Такую «идеальную» радугу редко можно наблюдать. Разве что в лабораторных условиях. Есть даже стишок для детей, по которому запоминают цвета радуги. Вот он: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Первые буквы слов аналогичны названию цвета, составляющего это великолепное явление природы.
Можно ли увидеть радугу без дождя?
Если понять, как она образуется, то вопрос покажется весьма странным. Для того чтобы получилась радуга, нужны два условия: солнечный свет и капли воды, разбрызганные в воздухе (на поверхности растений). Когда такое получается? Красивая радуга (фото) может образоваться в водопаде или струях фонтана. При этом все условия соблюдаются. Здесь важно учитывать, что увидеть радугу можно тогда, когда наблюдатель стоит между водяной «взвесью» и солнцем. Так, если есть такая возможность, в погожий день побродите вокруг фонтана. Вы обязательно найдете такой ракурс, когда в воздухе возникнет это великолепное явление. Еще оно иной раз возникает в сильном прибое, когда волны распадаются на множество брызг. Если при этом ярко светит солнце, то можно увидеть разноцветные полосы в воздухе.
Взгляд с небес
Надо понимать, что основные природные явления имеют свои закономерности. Если говорить о радуге, то они достаточно изучены. Так, людей интересовало, почему она выглядит кусочком окружности? Оказывается, это зависит от точки, из которой ее наблюдать. Лучи солнца, преломляясь, попадают в глаза человека. Все они прямые. Если нарисовать их на листе бумаги, то получится именно дуга. А если смотреть на нее сверху, то выглядеть она будет радужным кольцом. Достаточно редко можно увидеть несколько «небесных мостов». Они возникают, когда солнечный свет преломляется не один раз в капельках. Описаны случаи появления на небосводе двух, трех и сразу пяти радуг. Великолепное зрелище!
Иное восприятие радуги
Научное обоснование явления скучно. Оно несопоставимо с теми ощущениями, которые испытывает зритель. Иной раз даже жаль, что все так подробно объяснено наукой. в том числе и этот «знак небес», наполняют зрителей ощущением невероятной радости, необыкновенного чуда. Оно даже описано в Святом Писании. Это был знак от Господа многострадальному праведнику. Когда Ной, спасаясь от потопа, плавал в бурных водах без надежды, но с глубокой верой в душе, ему даровано было знамение. Им стала радуга, появившаяся в небесах после ливня, длившегося сорок суток. Ной понял, что спасен. Именно с той поры, разноцветную дугу стали считать хорошей приметой, знаком от Всевышнего. Говорят, что она появляется только хорошим, праведным людям. А вы сами видели радугу?
Радуга
Радуга - атмосферное, оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое при освещении Солнцем (или Луной) множества водяных капель (дождя или тумана). Радуга выглядит как разноцветная дуга или окружность, составленная из цветов спектра (от внешнего края: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый). На самом деле, спектр непрерывен, и его цвета плавно переходят друг в друга через множество промежуточных оттенков.
Радуга над Ладожским озером
Чтобы увидеть радугу, солнце у наблюдателя должно находиться за спиной, и, в то же время, солнце, сам наблюдатель и центр окружности видимой впереди радуги должны располагаться на одной прямой. Для наблюдателя на земле радуга обычно выглядит как дуга, часть окружности, и чем выше точка наблюдения - тем она полнее (с горы или самолёта можно увидеть и полную окружность). Когда Солнце поднимается выше 42 градусов над горизонтом, радуга с поверхности Земли не видна.
Полная радуга, видимая с самолета
Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды, парящими в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов. Из видимых для человеческого глаза цветов слабее всего отклоняется красный свет, а сильнее всего фиолетовый. В результате белый солнечный свет разлагается в спектр (разноцветные полосы), и наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам).
В яркую лунную ночь можно наблюдать и радугу от Луны . Поскольку рецепторы человеческого глаза, работающие при слабом освещении, - «палочки» - не воспринимают цвета, лунная радуга выглядит белёсой; чем ярче свет, тем «цветнее» радуга (в её восприятие включаются цветовые рецепторы - «колбочки»).
Лунная радуга
Чаще всего наблюдается простая радуга-дуга, но известно много других оптических феноменов, которые возникают по похожим причинам или похоже выглядят. Среди них, например, туманная (белая) радуга, возникающая на очень маленьких капельках тумана, и огненная радуга , возникающая на перистых облаках. Когда радуга появляется над поверхностью воды (или над другой отражающей поверхностью, например, мокрым песком), может возникнуть так называемая отражённая радуга . Она появляется, когда солнечный свет отражается от поверхности воды до того, как попадает на дождевые капли, где происходит преломление. Необходимо, чтобы водная поверхность была достаточно большой, спокойной и близкой к стене дождя. Из-за большого количества условий отражённая радуга - редкое явление. Отражённая радуга пересекает основную на уровне горизонта, далее проходит над ней. Так как солнечный свет предварительно отражается от воды, яркость отражённой радуги ниже основной.
Белая, или туманная радуга
Отражённая радуга (верхняя) и основная радуга (нижняя) на закате
При определённых обстоятельствах можно увидеть
двойную, перевёрнутую или даже кольцевую радугу
. На самом деле это явления другого процесса - преломления света в кристаллах льда, рассеянного в атмосфере, и относятся к гало
(оптический феномен, светящееся кольцо вокруг источника света). Для появления в небе перевернутой радуги необходимы специфические погодные условия, характерные для Северного и Южного полюсов. Перевернутая радуга образуется за счет преломления света, проходящего через льдинки тонкой завесы облаков на высоте 7 - 8 тысяч метров. Цвета в такой радуге располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а красный - внизу.
Двойная радуга (Новосибирск)
Классическое гало вокруг Солнца в Гималаях (Непал)
Перевернутая радуга (Аляска)
Персидский астроном Кутб ад-Дин аш-Ширази (1236-1311), видимо, был первым, кто дал достаточно точное объяснение феномена. Примерно одновременно аналогичное объяснение радуги предложил и немецкий учёный Дитер Фрейбургский . Общая физическая картина радуги была описана в 1611 году хорватскийм учёным, архиепископом Марком Антонием де Доминисом . На основании опытных наблюдений он пришёл к заключению, что радуга получается в результате отражения от внутренней поверхности капли дождя и двукратного преломления - при входе в каплю и при выходе из неё. Рене Декарт дал более полное объяснение радуги в 1635 году в своём труде «Метеоры» в главе «О радуге». В частности, он верно объяснил механизм образования вторичной радуги. Исаак Ньютон в своём трактате «Оптика» дополнил теорию Декарта и де Доминиса тем, что разъяснил причины возникновения цветов радуги. При этом И. Ньютон выделял семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый. Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, во многих странах в нём выделяют 7 или 6 (например, в англоязычных странах) цветов. Считают, что первым выбрал число 7 И. Ньютон.
Исаак Ньютон в своей лаборатории изучает разложение солнечного луча, пройденного сквозь круглое отверстие в шторе, на спектр с помощью стеклянной призмы
